船体修理改装中的变形控制工艺探析

钱炜

摘要：船体改装一直都是造船工业中非常重要的部分，做好船体改装，可以让船体保持原装的状态，并发挥出良好的经济价值，同时船体改装中很多时候会出现变形的问题，会对船体造成一定影响，甚至给船体留下一些安全风险。因此在船体改装中，要注重对变形的控制。科技迅速发展，如今在船体改装中，变形控制的工艺技术也是在不断更新，本文对船体改装中如何进行变形控制展开分析，希望对提升船体改装的整体水平是有一定帮助的，有效控制船体改装中出现的变形情况，减少船体改装中的安全隐患。

关键词：船体;修理改装;变形控制工艺

一、船体改装变形控制的必要性

结合船体改装的特点，在实际工作中，要将原本的受力平衡打破，并建立新的平衡，在建立的过程中，就容易出现变形的情况。船体改装中的变形，有两种原因。一方面是因为力的作用，导致结构出现变化，另一方面就是结构上的作用力出现了变化。船体改装的实际开展中，结构变形是随处可见的，多数的结构变形，对船体整体不会形成严重的威胁，但是有少数变形，会导致船体的一些功能失效，影响到船舶的正常航行，甚至让船舶失去承运的能力。

二、船体改装中结构变形的分类

（一）大开口工艺作业引起的变形

在船体改装中，通常来说大开口部位主要是甲板、船底以及旁板。若是甲板的开孔太大，导致舱口围变形，那么就会导致船舶在净水浮台下，出现左右类似的结构变形。从结构的角度上分析，在船体改装船体改装的实际开展中，有五分之一的几率出现中纵强度富裕情况。

（二）持续受力构件改造中整体强度受损而引起的变形

若是在船体改装中会，纵向构件受到破坏，导致整体的强度降低，从而船体的整体结构出现一定的变形。从维修的角度上看，对船体中的构件进行切割，主要是涉及到完全切割以及局部切割两个部分。比如在船体改装中要增加舱壁，要对横断面进行局部切割，就要容易造成结构变形。在船体改装中若是出现这一问题，比如要将船体切断进行加长，在进行船体维修的时候，主要是对断面以及周围的区域变形情况进行重点观察。

（三）连续工艺孔引起的变形

在船体改装中，进行连续开孔，是十分常见的工艺过程，特别是在双底、甲板等部位，这种开孔的工艺在实际的应用中，对船体会形成连续的影响，这样导致原本的受力结构连续收到大面积的损坏，导致出现大面积的变形。这种情况下进行变形控制，在船体改装中是很难避免的，若是变形的规模比较大，就容易给船体的安全以及尺寸造成一定的问题，也会影响到船体的质量。

三、船体改装结构变形控制方案

（一）局部变形控制方案

所谓的局部变形，就是在船体改装中局部结构出现变形，对于这种变形，采取的控制方式，主要是以合理性临时破坏以及永久性的扶持作为主要的手段。首先，在船体改装，要注重对工艺孔为主的合理选择，在船体改装中要对工艺孔进行合理设计，选择科学合理的位置进行开孔，或者尽量减少开孔的数量，避免给船体结构造成负面影响，减少对原本受力平衡的冲击。另外在船体改装的开孔作业中，需要尽量提升开孔的精度，保证构件和工艺孔之间的充分配合，在进行连续开孔的时候偶，要注重优先使用间断开孔的手段和方式，主要是避免横舱壁上进行开孔，同时开孔的尺寸，要控制在横舱尺寸的三分之一范围里，避免受力平衡受到严重的影响。

其次，在船体改装中，要注重对临时扶强材料的合理使用。对变形进行控制的时候，适当运用扶强材料，主要是对工艺孔周围、切断构件以及原本结构进行扶强。对扶强材料进行设置要按照合理的原则，保证原本的结构力能实现延续，避免出现变形的情况。这种控制方式，通常对工艺孔周围使用的扶强材料，可以用扁钢或者型钢，起到扶强的作用，控制工艺孔引起的变形。切断构件方面，可以用焊接和与原本构件相同的材料，起到扶强的效果。结合船体改装的实际情况，选择适当的扶强材料，避免受力平衡受到冲击后出现结构变形的情况，在船体改装中是十分常用的一种控制手段。

最后，在对连续受力构件进行船体改装的时候，可以用临时代替的方式进行控制。

（二）船体改装中整体变形的控制方案

首先，在船体改装前，要对船体进行详细的测量控制，对船体尺寸情况有全面了解，便于后期对船体改装中的变形情况进行评估。在实际改装中，要用制定频率对船体进行定期测试，及时发现船体中的变形情况，并及时采取处理措施，避免变形的情况不断严重，增加返工的风险。

其次，在浮态以及做邬的情况下进行控制。因为船体本身的构造，当在静水状态下时，主甲板会形成垃圾，很容易导致中拱变形，让一些材料的塑性鉴定，从而出现尺寸上的变化。比如在横舱壁以及内地板连接的位置，本身是进行控制的重要部位，这个部分是力集中以及分散的重要枢纽，可以让力实现有效的传递。这就意味着一旦这个部位的力失效，就会导致传力出现中断，上部分构架就会出现坍塌的情况，让舱室的尺寸也会出现一定的变化，舱盖将会无法顺利匹配。

最后，要注重连续工艺孔施工中的管理和控制。在船体改装的实际开展中，连续工艺孔的施工，会影响到船体的力学平衡，因此这个环节进行变形控制，有一定的技术难度。一般情况下，在施工中要按照合理的原则。首先，交替开孔，也就是工艺孔要进行间断开孔，将一批封闭焊接之后，才能进行后一批的开孔。另外在同一舱室内的开孔面积，不能超过总面积的一半。其次，要注重强度上的保证，在进行开孔的时候，原本的结构要保持一定的强度，若是有安全隐患，要先采取扶强的措施，保证原本结构的强度，再进行开孔施工，让船体改装更加安全。

推行无码焊接。在以往的修造船中，焊了许多拉码把钢板固定于胎架上是保证线型和防止变形的主要工艺，这种方法给薄板带来的码脚印和弧坑，需进行大量的割、批、补、磨等工作。既增加了变形又损伤了钢板，为改变这一状况，采用无码焊接技术，可有效控制薄板焊接变形。现行施工工艺采用的无碼焊接工艺是：

1）使用磁吸碼，用磁力把钢板固定于胎架上，不至损伤钢板，也避免了繁杂的修补工作。

2）以压代拉，在平台或胎架上安装板材时采用压铁压紧来实现线型吻合和防止变形。

3）先装构架后焊板缝，确实需要在胎架上焊接的板缝，也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法，采用拼板后先进行构架安装，装好构架后一起烧焊，利用构架来限制板的焊接变形。

4）限制使用工艺拉条，在上层建筑分段、总段装配中不轻易采用焊拉条和支撑，尽量利用纵横壁板自身相互的支持来实现定位，必须要焊支撑或拉条时也只能焊在构架上，绝不允许焊在板中。

5）实施全方位CO2气体保护焊。薄板的焊接变形是因为板材受到不均匀的局部加热和冷却的影响，内部产生了不均衡应力所引起的，变形的大小与输入的热量有密切的关系，减少热量的输入是控制变形的有效措施。采用下面公式计算手工焊和CO2保护焊的能量输入，分析对比发现，采用CO2气体保护焊可大大地减少热量的输入。

Q=0.2ηUI/V

式中：Q为焊缝焊接线能量;η为电弧热利用系数;U为电弧电压;I为焊接电流;V焊接速度。经计算对2-4毫米的薄板采用CO2气体保护焊的线能量仅为手工焊的30-40%，可见用CO2气体保护焊对控制焊接变形是十分有效的。

根据理论和试验研究成果，自行改造MZ-400型自动焊机控制箱，改进电压负反馈电路，减少车间电网波动对焊接的影响，解决埋弧自动焊在4毫米板的平对接焊，达到美观平整，熔深达到焊接规定。改造CO2焊机解决小于3毫米板的平对接和平角焊，也达到理想的效果。选用KS—1型（日产）CO2全方位垂直自动焊机解决分段对接自动焊。在进行了充分工艺试验的基础上，确定了不同部位/不同板厚选用不同型号焊机以及用不同的参数，解决上层建筑全方位使用CO2气体保护焊，对上层建筑薄板防变形起了关键的作用。

6）严格控制和准确使用火工技术。火工校正是薄板防变形技术的最后一道措施，但火工校正是一理论性强、技术复杂的工作，用得不好反而给薄板带来新变形和新问题。对船上上层建筑薄板使用火工校正技术，在做了大量模拟变形火工试验研究，并做了几十种火工技术预案后，明确火工技术实施的控制原则，改变传统使用火工校正工艺选用较低热值的DKL工业气体。经过试验研究和建造实践，摸索出一套对903薄板变形矫正行之有效的办法。明确了不同的变形要选择不同的加热方法（主要用条形法、圆圈法、链状法和“十字法”）来解决，不同结构和不同部位要采用不同的方式处理，同时其操作方法和选择工作参数也要不同，不同板厚的903板选择不同工作参数。

四、船体改装变形控制的作业保证

在船体改装中开展严格的管理措施，并逐渐向着高授权度以及项目专业化管理的方向发展。在如今的船体改装中，多数采用项目管理，在一定权限内实现应急处理，从而提升船体改装的实际效率。在船体改装中，一方面进厂之前要将做好工程方面的交接，对船体展开详细的勘验，对船体改装中要进行控制的重点进行明确，并了解主要作业的范围。其次，要按照对船体的勘察结构，制定好船体改装的方案，选择适当的材料，对施工方案进行优化，做好各个部分的技术交底，对材料做好质量检验以及管理。在船体改装的作业中，要保持各部分的良好沟通，及时采取管控手段。

结论：总之，船体改装是非常复杂的工程，在船体改装的实际开展中，要注重对各类因素的严格控制，尤其是在变形控制方面，要采取合理的工艺手段以及管控措施，保证船体的安全性以及可靠性。

参考文献：

[1]李洋钢.浅谈船舶建造中船体变形与控制[J].中国高新区，2017（14）：105-106.